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FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA.
Introdução:
Quais as características básicas que definem este tipo de fermentação?
A fermentação descontínua é a mais utilizada para obtenção de vários produtos fermentados. No caso de não haver adição de soluções para o controle do processo, nem perca de liquido por evaporação, o volume permanece constante. A fermentação descontínua pode levar a baixos rendimentos e/ ou produtividades, quando o substrato adicionado de uma só vez no início da fermentação exerce efeitos de inibição, repressão, ou desvia o metabolismo celular a produtos que não interessam. Além disso, apresenta "tempos mortos", ou seja, tempos em que o fermentador não está sendo usado para o processo fermentativo propriamente dito, tais como tempo de carga e descarga de dorna e período correspondente à lavagem e esterilização do fermentador. Por outro lado, apresenta menores riscos de contaminação (se comparados com processos contínuos de fermentação), grande flexibilidade de operação, devido ao fato de poder utilizar os fermentadores para a fabricação de diferentes produtos, a possibilidade de realizar fases sucessivas no mesmo recipiente, condição de controle mais estreito da estabilidade genética do microrganismo, assim como a capacidade de identificar todos os materiais relacionados quando se está desenvolvendo um determinado lote de produto, o que é vital para a indústria farmacêutica. Mais utilizado na indústria de alimentos.
O que são tempo mortos? Quais suas consequências para o processo?
Os "tempos mortos" são os tempos em que o fermentador não está sendo usado para o processo fermentativo propriamente dito, tais como tempo de carga e descarga de dorna e período correspondente à lavagem e esterilização do fermentador.
Quais as vantagens apresentadas para o processo descontínuo?
Apresenta menores riscos de contaminação (se comparados com processos contínuos de fermentação), grande flexibilidade de operação, devido ao fato de poder utilizar os fermentadores para a fabricação de diferentes produtos, a possibilidade de realizar fases sucessivas no mesmo recipiente, condição de controle mais estreito da estabilidade genética do microrganismo, assim como a capacidade de identificar todos os materiais relacionados quando se está desenvolvendo um determinado lote de produto, o que é vital para a indústria farmacêutica. 
Inóculo:
Por que é tão importante a etapa de manutenção de estoques de microrganismos? Como pode ser a manutenção?
Para que se obtenha um inóculo com capacidade produtiva elevada, devem-se dar condições para que o microrganismo desejado seja propagado, que incluem desde sua manutenção até a propagação propriamente dita. Há muitas técnicas para o armazenamento de microrganismos, sendo que cada uma delas pode ser indicada levando em conta a cepa do microrganismo e as condições laboratoriais disponíveis para mantê-la. Têm por finalidade conservar a cepa viável e com capacidade produtiva, mantendo-a, portanto, dentro do possível, com o mínimo de divisões celulares, uma vez que, quando estas ocorrem, há possibilidade de haver mutações. Algumas delas são: secagem de microrganismos em terra, areia, sílica ou outro material sólido, conservação em ágar inclinado ou outras que limitem o metabolismo e respiração microbiana (aqui se incluem congelamento em congeladores ou em nitrogênio líquido, e manutenção de esporos ou células em água) e remoção da água de células ou esporos por liofilização e manutenção do material seco sob diferentes condições. 
Qual volume de inóculo (em percentual da capacidade do fermentador) é mais comumente usado?
O volume de inóculo adicionado no fermentador de produção está comumente ao redor de 10% de sua capacidade útil. No entanto, pode variar de 0,5 a 50%.
Como deve ser definido o melhor protocolo de propagação (crescimento)?
A partir da cultura estoque, propaga-se o microrganismo por meio de metodologia conveniente. Normalmente na fase inicial passa-se do meio sólido, em condições assépticas, para um tubo de ensaio contendo 'meio líquido esterilizado, adequado para o desenvolvimento microbiano. Após incubação por um determinado tempo, que depende do tipo de microrganismo cultivado (pois cada espécie possui velocidade de crescimento diferente), transfere-se o conteúdo desse tubo a frascos apropriados para agitadores rotativos ou recíprocos- "shakers"- contendo meio esterilizado. Após incubação, transfere-se a suspensão microbiana para frascos maiores contendo meio nutriente esterilizado. O número de transferências vai depender do volume útil do inóculo. Todas as transferências devem ser feitas em condições assépticas e os frascos devidamente fechados, mas permitindo entrada de ar para microrganismos aeróbios, de modo a evitar contaminação. A cada passo, os organismos devem crescer rapidamente, sendo as transferências feitas na fase logarítmica de crescimento. Apenas na fase que corresponde ao inóculo que será adicionado ao fermentador de produção, pode-se deixar que a cultura atinja a fase de declínio de velocidade de crescimento, caso seja interessante iniciar a fase de produção com células de um estágio mais avançado da curva de crescimento microbiano .
Mosto:
O que é mosto?
Também chamado de meio de fermentação, é o meio de cultivo do microrganismo.
Que fatores são levados em conta para estabelecimento da composição de um meio?
Deve possuir nutrientes requeridos para o crescimento celular, que parte das fontes de energia, classifica nos seguintes grupos: a) fontes dos elementos "principais" -C, H, O e N; b) fonte dos elementos "secundários": P, K, S, Mg; c) vitaminas e hormônios; d) fontes de "traços" de elementos, ou seja, requerimentos de elementos em quantidades mínimas para o crescimento microbiano: Ca, Mn, Fe, Co, Cu, Zn. Na formação de um meio de fermentação deve-se levar em conta a necessidade desses nutrientes, porém o meio, além de propiciar o desenvolvimento microbiano, deve favorecer a formação do produto que se deseja. Há sugestões que a formação de um meio de cultivo leve em conta a composição celular, o requerimento energético e a necessidade de substâncias específicas.
Diferencie meios “naturais” de “sintéticos”.
Meios “naturais” feitos a partir de extratos de plantas ou animais (suco de uva, leite, água de maceração de milho, etc.). Meios “sintéticos” feitos a partir da elaboração de meios quimicamente definidos.
Classificação:
Caracterize os três grupos (de acordo com Borzani, 1975) em que podem ser classificados os processos descontínuos.
Borzani (1975) classifica os processos descontínuos em três grandes grupos: aqueles em que cada dorna recebe um inóculo, processos com recirculação do microrganismo e processo por meio de cortes.
O primeiro grupo consiste na inoculação de urna dorna com um microrganismo
que foi propagado a partir de uma cultura pura. Oferece poucos riscos de contaminação se a propagação do inóculo foi feita em boas condições de assepsia. Nas fermentações em que o meio é rico e o microrganismo é altamente suscetível à contaminação, a utilização deste processo é indicada, a menos que o substrato adicionado de uma só vez no início da fermentação leve a resultados insatisfatórios.
Os processos com recirculação do microrganismo reaproveitam como inóculo o microrganismo da batelada anterior. Para tanto, ou se espera que o microrganismo sedimente no fermentador ou se centrifuga o meio fermentado, separando assim as células e reutilizando-as. No entanto, como há tendência de aumentar o número de contaminantes a cada nova batelada, as usinas normalmente empregam uma metodologia com vistas a eliminá-los. Consiste num tratamento do leite de lêvedo (suspensão de leveduras altamente concentrada, obtida a partir da centrifugação do meio fermentado) com água e ácido sulfúrico. Deixado nessas condições, sob agitação por 2 a 3 horas, proporciona a eliminação de contaminantes, bem como de células que já se apresentem em fase de degeneração.
O processo por meio de cortes opera-se do seguinte modo: inicia-se o trabalho inoculando-seuma dorna (que será chamada de dorna A) com pé-de-cuba; quando a fermentação atinge um estágio apropriado, passa-se parte do conteúdo do fermentador A para um fermentador vazio (que será chamado de dorna B) e, em seguida, enchem-se as duas dornas com meio a fermentar. Esses cortes podem ser feitos na fase de crescimento mais intenso quando se deseja propagar o inóculo, ou após o término do processo fermentativo. A sucessão de cortes pode acarretar sérias quedas no rendimento, principalmente quando se trabalha com meio não esterilizado. Além disso, o número de cortes sucessivos não pode ser previsto, sendo que o controle do rendimento poderá indicar em que momento deve-se suspender o trabalho por meio de cortes e se iniciar nova fermentação com inóculo novo. 
Número de dornas:
Quais parâmetros são considerados para o cálculo do número de fermentadores em empresa que trabalha com processo descontínuo?
F = vazão média de líquido fermentado que deve ser fornecido ininterruptamente ao setor de tratamentos finais;
t1 = tempo necessário para que o conteúdo de uma dorna fermente completamente;
V = capacidade útil de cada dorna;
D = número de dornas, de capacidade útil V, necessário para garantir a vazão F de líquido fermentado;
td = tempo necessário para se descarregar uma dorna;
tc = tempo necessário para se limpar e carregar uma dorna.
Do que depende a vazão (F) média de líquido fermentado?
O valor da vazão F depende da quantidade de produto final que se deseja obter na unidade de tempo; do rendimento dos tratamentos finais que devem conduzir ao produto desejado e da concentração do produto final no líquido fermentado que, por sua vez, é função do processo de fermentação.
Como são planejados os tempos necessários para limpar (tc) e recarregar (td) as dornas?
O valor de tc (tempo necessário para limpar uma dorna descarregada e carregá-la novamente) varia de caso para caso. Quando se pretende, no dimensionamento de uma instalação, calcular o número de dornas, toma-se como ponto de partida:
te = td;
Essa igualdade, totalmente arbitrária, facilita a avaliação de D e pode ser, em muitos casos, obedecida na prática industrial. 
Como se calcula a capacidade útil (V) das dornas?
Os valores de V podem variar em intervalos muitos amplos. Surge, portanto, a necessidade de escolher um valor de V para poder dar andamento ao projeto de interesse. Desde que não exista um critério que leve a atribuir a V determinados valores, poder-se, com o objetivo de iniciar o dimensionamento que em vista, calcular o chamado número econômico de dornas, definido como sendo o número de dornas de custo total mínimo capaz de atender às necessidades da instalação (E). Calcula-se a capacidade útil de cada um dos E fermentadores (Ve): 
Ve =F*tf*(1- α)/2 α.
FERMENTAÇÃO DESCONTÍNUA ALIMENTADA
Introdução:
Qual a principal característica que define este modelo de fermentação?
O processo descontínuo alimentado é definido como uma técnica em processos microbianos, onde um ou mais nutrientes são adicionados ao fermentador durante o cultivo e em que os produtos aí permanecem até o final da fermentação. Devido à flexibilidade de utilização de diferentes vazões de enchimento de domas com meio nutriente, é possível controlar a concentração de substrato no fermentador, de modo que, por exemplo, o metabolismo microbiano seja deslocado para uma determinada via metabólica, levando ao acúmulo de um produto específico.
Aplicações:
Que finalidades são apresentadas para o emprego de fermentação descontínua alimentada?
Minimização dos efeitos do controle do metabolismo celular, prevenção da inibição por substrato ou precursores, minimização da formação de produtos de metabolismo tóxicos, superação de problemas frequentes de estabilidade em processo contínuo, adequação do processo fermentativo a condições operacionais e estudo de cinética de processos fermentativos.
O que é o efeito glicose de repressão catabólica? De que forma a condução descontínua alimentada da Fermentação supera esse efeito?
Em microrganismos, glicose ou outras fontes de carbono rapidamente metabalizáveis reprimem a expressão de genes que codificam enzimas relacionadas ao metabolismo de outras fontes de carbono. Esse fenômeno é conhecido como repressão catabólica. Uma importante técnica usada para superar repressão catabólica na biossíntese de enzimas é a cultura por batelada alimentada em que a concentração de glicose no meio em fermentação é mantida baixa, onde o crescimento é restringido, e a biossíntese de enzima desreprimida.
Por que o modelo descontínuo simples não é tão eficiente quanto o modelo descontínuo alimentado em processos onde ocorre o efeito de repressão catabólica?
Como normalmente as maiores velocidades de crescimento microbiano ocorrem com valores de concentração de substrato no meio em fermentação maiores que aqueles onde os efeitos de repressão catabólica são minimizados, há sugestão que se conduza o processo fermentativo em duas fases: a primeira, onde se forneça mais substrato e se obtenha o aumento da biomassa e outra, onde se diminua o fornecimento de substrato de tal forma a limitar a concentração de substrato e a velocidade do crescimento celular, de modo que haja desrepressão e a enzima e/ou produto desejado seja produzido. Esse tipo de técnica não é possível em um modelo descontínuo simples.
Classificação:
1. Diferencie resumidamente as seguintes variações de um processo descontínuo alimentado:
a) Processo descontínuo alimentado repetitivo (ou cíclico);
No processo descontínuo alimentado repetitivo retira-se, de tempos em tempos, um determinado volume de meio fermentado da doma, o qual será destinado à separação do produto fermentado, sendo recomposto até seu valor máximo através da adição de mosto com vazão de alimentação conveniente. Terminada a fermentação, repete-se o procedimento, que será interrompido se cair a produtividade e/ ou rendimento do sistema. Esse tipo de processo tem sido utilizado industrialmente para produção de levedura e de antibióticos com o intuito de aproveitar como inóculo o microrganismo que está crescendo com alta velocidade de crescimento e de trabalhar com as células que estão na fase produtiva por mais tempo, respectivamente, levando ao aumento de produtividade do sistema.
b) Processo descontínuo alimentado estendido;
Processo descontínuo alimentado estendido descreve o modo de operação em que a concentração de substrato limitante é mantida constante no meio em fermentação pelo suprimento contínuo do nutriente. Tem por finalidade estender o período de fermentação; mantendo níveis de concentração de substrato no reator adequados para que as células continuem com atividade fermentativa direcionada para a formação do produto desejado.
c) Processo descontínuo alimentado controlado diretamente por retroalimentação;
O fornecimento de substrato pode ser controlado em função da concentração deste no meio de fermentação.
d) Processo descontínuo alimentado controlado indiretamente por retroalimentação.
O fornecimento de substrato pode ser controlado em função de parâmetros como densidade óptica, pH, quociente respiratório, entre outros.
FERMENTAÇÃO SEMICONTÍNUA
Definição:
O que define o processo semicontínuo?
O processo fermentativo recebe a denominação de semicontínuo quando, urna vez colocados no reator o meio de fermentação e o inóculo, as operações que se seguem obedecerem à seguinte ordem:
Operação nº 0 l: Aguarda-se o término da fermentação;
Operação nº 02: Retira-se parte do meio fermentado, mantendo-se, no reator o restante de mosto fermentado;
Operação nº 03: Adiciona-se ao reator um volume de meio de fermentação igual ao volume de meio fermentado retirado na Operação nº 02.
Essas operações serão repetidas enquanto não houver queda da produtividade do processo.
O que diferencia um processo semicontínuo de um processo descontínuo alimentado repetitivo?
No processo Semicontínuo, retira-se parte do meio fermentado e adiciona-se ao reator um volume de meio de fermentação, igual aovolume de meio fermentado retirado. No descontínuo alimentado repetitivo, a fase de enchimento é flexível, nutrientes são adicionados a diferentes vazões, concentrações de nutrientes e biomassa podem variar ao longo do processo.
Produtividade do processo semicontínuo:
De que maneira a fração de volume de meio fermentado removido do reator ao final da fermentação afeta a produtividade do processo?
Se retirarmos todo o meio fermentado existente no reator e o substituirmos por meio de fermentação, não se processará mais qualquer transformação, porque não haverá células microbianas para servirem de inóculo ao meio adicionado. Em outras palavras, a produtividade será nula.
Se o volume de meio fermentado periodicamente retirado do reator for quase zero, será muito pequeno quando comparado com o volume de meio fermentado remanescente, e o processo semicontínuo se aproximará do contínuo.
Além disso, quanto maior for a concentração microbiana inicial, menor será o tempo de fermentação. Uma vez que quanto maior for a concentração inicial do substrato, maior será o tempo necessário à sua transformação em produto. Se a concentração inicial do outro nutriente já referido não for adequada, as células microbianas trabalharão mais lentamente. O produto da fermentação é, muito frequentemente, um inibidor da atividade microbiana, o que pode acarretar maior tempo para se atingir fermentação completa.
Que vantagens desse tipo de processo são apresentadas? Em que caso específico são observadas?
Em que pese o fato de o processo semicontínuo apresentar relativamente poucas aplicações, seu emprego, principalmente quando o volume de produção é relativamente pequeno, pode apresentar algumas vantagens significativas, como a possibilidade de operar o fermentador por longos períodos (às vezes, alguns meses) sem que seja necessário preparar um novo inóculo; a possibilidade de aumentar a produtividade do reator apenas modificando-se o cronograma de trabalho; a possibilidade de, uma vez conhecidas as melhores condições de operação, conseguir produtividade significativamente maior do que a obtida em processo descontínuo.